(57)【要約】【課題】観察者に、視神経の疲れを感じさせること無く立体像を観察させることができる液晶表示装置を提供する。【解決手段】複数の画素ａを配列した画面領域を有し、複数の画素ａの光の透過を制御して画像を表示する液晶表示パネル１の観察側に、電極１６，１７間への電圧の印加により焦点距離が変化する電気光学特性をもった複数の可変焦点マイクロレンズ部１３ａを有し、その複数のマイクロレンズ部１３ａ毎に、液晶表示パネル１の前記マイクロレンズ部１３ａに対応する部分から出射した光の結像位置を制御する可変焦点レンズアレイ１３を配置した。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の画素を配列した画面領域を有し、前記複数の画素の光の透過を制御して画像を表示する液晶表示パネルと、
前記液晶表示パネルの観察側に配置され、電圧の印加により焦点距離が変化する電気光学特性をもった複数の可変焦点マイクロレンズ部を有し、前記複数のマイクロレンズ部毎に、前記液晶表示パネルの前記マイクロレンズ部に対応する部分から出射した光の結像位置を制御する可変焦点レンズアレイとを備えたことを特徴とする液晶表示装置。
【請求項２】
可変焦点レンズアレイは、平板状の第１の基板と、複数の球面状曲面部を配列した形状に形成され、前記複数の曲面部の凹面側を前記第１の基板に間隙を存して対向させて配置された第２の基板と、前記第１と第２の基板の対向する内面それぞれに設けられ、前記複数の曲面部に対応する領域において互いに対向する第１と第２の電極と、前記第１と第２の基板間に封入された液晶層とからなり、前記第２の基板の複数の曲面部に対応する領域により、前記第１と第２の電極間への電圧の印加により前記液晶層の液晶分子の配向状態を制御し、透過光を前記液晶分子の配向状態に応じた屈折率で屈折させる可変焦点マイクロレンズ部を形成した液晶レンズアレイであることを特徴とする請求項１に記載の液晶表示装置。
【請求項３】
液晶表示パネルと可変焦点レンズアレイとの間に、前記液晶表示パネルから出射した光を屈折させて前記可変焦点レンズアレイに入射させる固定焦点レンズ手段が配置されていることを特徴とする請求項１または２に記載の液晶表示装置。
【請求項４】
固定焦点レンズ手段は、同じ焦点距離を有する複数の固定焦点マイクロレンズ部を、可変焦点レンズアレイの複数の可変焦点マイクロレンズ部にそれぞれ対応させて配列した固定焦点レンズアレイからなっていることを特徴とする請求項３に記載の液晶表示装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、立体像を表示する液晶表示装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
立体像を表示する液晶表示装置としては、従来、液晶表示パネルの１列置きの画素により左眼用画像を、他の１列置きの画素により前記左眼用画像に対して左右方向にずれた右眼用画像を表示し、その左眼用画像と右眼用画像とを、前記液晶表示パネルの１列置きの画素からの出射光と他の１列置きの画素からの出射光とを表示観察者の左眼方向と右眼方向とに振り分けるレンチキュラーレンズまたはパララックスバリアを介して前記観察者の左眼と右眼とに観察させるようにしたものがある（特許文献１、２、３参照）。
【特許文献１】特開平  ３−１１９８８９号公報
【特許文献２】特開平  ７−００５４５５号公報
【特許文献３】特開平１０−２６８２３０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかし、上記従来の液晶表示装置は、観察者に、左眼用画像と右眼用画像とを左右別々の眼で観察させて立体像を認識させるものであるため、観察者の視神経の疲労が激しい。
【０００４】
この発明は、観察者に、視神経の疲れを感じさせること無く立体像を観察させることができる液晶表示装置を提供することを目的としたものである。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
この発明の液晶表示装置は、複数の画素を配列した画面領域を有し、前記複数の画素の光の透過を制御して画像を表示する液晶表示パネルと、前記液晶表示パネルの観察側に配置され、電圧の印加により焦点距離が変化する電気光学特性をもった複数の可変焦点マイクロレンズ部を有し、前記複数のマイクロレンズ部毎に、前記液晶表示パネルの前記マイクロレンズ部に対応する部分から出射した光の結像位置を制御する可変焦点レンズアレイとを備えたことを特徴とする。
【０００６】
この発明の液晶表示装置において、前記可変焦点レンズアレイは、平板状の第１の基板と、複数の球面状曲面部を配列した形状に形成され、前記複数の曲面部の凹面側を前記第１の基板に間隙を存して対向させて配置された第２の基板と、前記第１と第２の基板の対向する内面それぞれに設けられ、前記複数の曲面部に対応する領域において互いに対向する第１と第２の電極と、前記第１と第２の基板間に封入された液晶層とからなり、前記第２の基板の複数の曲面部に対応する領域により、前記第１と第２の電極間への電圧の印加により前記液晶層の液晶分子の配向状態を制御し、透過光を前記液晶分子の配向状態に応じた屈折率で屈折させる可変焦点マイクロレンズ部を形成した液晶レンズアレイが好ましい。
【０００７】
また、この液晶表示装置においては、前記液晶表示パネルと前記可変焦点レンズアレイとの間に、前記液晶表示パネルから出射した光を屈折させて前記可変焦点レンズアレイに入射させる固定焦点レンズ手段を配置するのが望ましい。
【０００８】
その場合、前記固定焦点レンズ手段は、同じ焦点距離を有する複数の固定焦点マイクロレンズ部を、可変焦点レンズアレイの複数の可変焦点マイクロレンズ部にそれぞれ対応させて配列した固定焦点レンズアレイが好ましい。
【発明の効果】
【０００９】
この発明の液晶表示装置は、液晶表示パネルの観察側に、電圧の印加により焦点距離が変化する電気光学特性をもった複数の可変焦点マイクロレンズ部を有し、前記複数のマイクロレンズ部毎に、前記液晶表示パネルの前記マイクロレンズ部に対応する部分から出射した光の結像位置を制御する可変焦点レンズアレイを配置することにより、前記液晶表示パネルに立体物の二次元画像を表示させ、その画像を前記可変焦点レンズアレイにより観察側の空間に結像させて、前記立体物に相当する立体的な実像を表示するようにしたものである。
【００１０】
この液晶表示装置は、前記観察側の空間に結像した立体的な実像を観察させるものであるため、観察者に、視神経の疲れを感じさせること無く立体像を観察させることができる。
【００１１】
この発明の液晶表示装置において、前記可変焦点レンズアレイは、平板状の第１の基板と、複数の球面状曲面部を配列した形状に形成され、前記複数の曲面部の凹面側を前記第１の基板に間隙を存して対向させて配置された第２の基板と、前記第１と第２の基板の対向する内面それぞれに設けられ、前記複数の曲面部に対応する領域において互いに対向する第１と第２の電極と、前記第１と第２の基板間に封入された液晶層とからなり、前記第２の基板の複数の曲面部に対応する領域により、前記第１と第２の電極間への電圧の印加により前記液晶層の液晶分子の配向状態を制御し、透過光を前記液晶分子の配向状態に応じた屈折率で屈折させる可変焦点マイクロレンズ部を形成した液晶レンズアレイが好ましく、この液晶レンズアレイからなる可変焦点レンズアレイを備えることにより、その複数のマイクロレンズ部毎に、前記電極間への電圧の印加により、前記液晶表示パネルの前記マイクロレンズ部に対応する部分から出射した光の結像位置を制御することができる。
【００１２】
また、この液晶表示装置においては、前記液晶表示パネルと前記可変焦点レンズアレイとの間に、前記液晶表示パネルから出射した光を屈折させて前記可変焦点レンズアレイに入射させる固定焦点レンズ手段を配置するのが望ましく、このようにすることにより、前記液晶表示パネルから出射した光を前記固定焦点レンズ手段により屈折させ、その光の結像位置を前記可変焦点レンズアレイの各マイクロレンズ部により制御して、前記観察側の空間に立体的な実像を表示することができる。
【００１３】
その場合、前記固定焦点レンズ手段は、同じ焦点距離を有する複数の固定焦点マイクロレンズ部を、可変焦点レンズアレイの複数の可変焦点マイクロレンズ部にそれぞれ対応させて配列した固定焦点レンズアレイが好ましく、このようにすることにより、前記観察側の空間に、より品質の良い立体的な実像を表示することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
（第１の実施形態）
図１〜図４はこの発明の第１の実施例を示しており、図１は液晶表示装置の斜視図、図２は前記液晶表示装置の一部分の断面図である。
【００１５】
この液晶表示装置は、複数の画素ａを配列した画面領域Ａを有し、前記複数の画素ａの光の透過を制御して画像を表示する液晶表示パネル１と、前記液晶表示パネル１の観察側に配置された可変焦点レンズアレイ１３とを備えている。
【００１６】
前記液晶表示パネル１は、枠状のシール材９を介して接合され、間隙を存して対向する透明な一対の基板２，３と、これらの基板２，３の対向する内面それぞれ設けられ、互いに対向する領域によりマトリックス状に配列する複数の画素ａを形成する透明電極４，５と、前記一対の基板２，３間の前記シール材９で囲まれた領域に封入された液晶層１０と、前記一対の基板２，３を挟んで配置された一対の偏光板１１，１２とからなっており、前記複数の画素ａ毎に、前記電極４，５間への画像データに応じた電圧の印加により光の透過を制御して画像を表示する。
【００１７】
この液晶表示パネル１は、前記一対の基板２，３の一方、例えば観察側とは反対側の基板２の内面に、複数の画素電極４を行方向及び列方向にマトリックス状に配列させて設け、他方の基板、つまり観察側基板３の内面に、前記複数の画素電極４の配列領域に対向する一枚膜状の対向電極５を設けたアクティブマトリックス液晶表示パネルであり、図では省略しているが、前記反対側の基板３の内面には、前記複数の画素電極４にそれぞれ接続されたＴＦＴ（薄膜トランジスタ）からなるアクティブ素子と、各行のＴＦＴにゲート信号を供給する複数本のゲート配線と、各列のＴＦＴにデータ信号を供給する複数本のデータ配線が設けられている。
【００１８】
また、この液晶表示パネル１は、前記複数の画素電極４と対向電極５とが互いに対向する領域からなる複数の画素ａにそれぞれ対応する赤、緑、青の３色のカラーフィルタ６Ｒ，６Ｇ，６Ｂを備えており、これらのカラーフィルタ６Ｒ，６Ｇ，６Ｂは、例えば観察側の基板３上に形成され、その上に前記対向電極５が形成されている。
【００１９】
さらに、前記一対の基板２，３の内面には、前記電極４，５を覆って配向膜７，８が設けられており、前記液晶層１０の液晶分子は、前記一対の基板２，３間において、前記配向膜７，８により規定される配向状態に配向している。
【００２０】
この液晶表示パネル１は、液晶分子をツイスト配向させたＴＮまたはＳＴＮ型、液晶分子を基板２，３面に対して実質的に垂直に配向させた垂直配向型、液晶分子をツイストさせることなく基板２，３面に対して実質的に平行に配向させた水平配向型、液晶分子をベンド配向させるベンド配向型のいずれかの液晶表示パネル、あるいは強誘電性または反強誘電性液晶表示パネルであり、前記一対の偏光板１１，１２は、それぞれの透過軸の向きを、良好なコントラスト特性が得られるように設定して配置されている。
【００２１】
なお、この実施例の液晶表示パネル１は、一対の基板２，３の両方の内面に複数の画素ａを形成する電極４，５を設け、これらの電極４，５間に画像データに応じた電圧を印加することにより、前記電極４，５間に縦電界（液晶層１０の厚さ方向の電界）を生じさせて液晶分子の配向状態を変化させる縦電界制御型のものであるが、前記液晶表示パネル１は、一対の基板２，３のいずれか一方の内面に複数の画素を形成する例えば櫛状の第１と第２の電極を設け、これらの電極間に画像データに応じた電圧を印加することにより、前記電極間に横電界（基板面に沿う方向の電界）を生じさせて液晶分子の配向状態を変化させる横電界制御型のものでもよい。
【００２２】
さらに、前記液晶表示パネル１は、ノーマリーホワイトモードの表示パネルでも、ノーマリーブラックモードの表示パネルでもよい。
【００２３】
前記液晶表示パネル１の観察側に配置された可変焦点レンズアレイ１３は、電圧の印加により焦点距離が変化する電気光学特性をもった複数の可変焦点マイクロレンズ部１３ａを有し、前記複数のマイクロレンズ部１３ａ毎に、電圧の印加により、前記液晶表示パネル１の前記マイクロレンズ部１３ａに対応する部分から出射した光の結像位置を制御するものであり、前記マイクロレンズ部１３ａは、前記液晶表示パネル１の画素ａに対応する大きさを有し、前記液晶表示パネル１の画面領域Ａに対応する領域の全域に、前記液晶表示パネル１の画素ピッチと同じピッチで行方向及び列方向にマトリックス状に配列形成されている。
【００２４】
この実施例では、前記可変焦点レンズアレイ１３として、平板状の第１の透明基板１４と、一方の面に複数の球面状に凹入する曲面部１５ａを行方向及び列方向に配列した形状に形成され、前記複数の曲面部１５ａの形成面を前記第１の基板１４に間隙を存して対向させて配置された第２の透明基板１５と、前記第１と第２の基板１４，１５の対向する内面それぞれに設けられ、前記複数の曲面部１５ａに対応する領域において互いに対向する第１と第２の透明電極１６，１７と、前記第１と第２の基板１４，１５間に封入された液晶層２１とからなり、前記第２の基板の複数の曲面部１５ａに対応する領域により、前記第１と第２の電極１６，１７間への電圧の印加により前記液晶層２１の液晶分子の配向状態を制御し、透過光を前記液晶分子の配向状態に応じた屈折率で屈折させる可変焦点マイクロレンズ部１３ａを形成した液晶レンズアレイからなるものを備えている。
【００２５】
なお、前記液晶レンズアレイは、前記平板状の第１の透明基板１４の内面に、前記第２の基板１５の複数の曲面部１５ａにそれぞれ対応する複数のレンズ部電極１６を設け、前記第２の基板１５の内面（複数の曲面部１５ａの形成面）に、前記複数のレンズ部電極１６の配列領域に対向する一枚膜状の電極１７を設けたアクティブマトリックス液晶表示パネルであり、図では省略しているが、前記第１の基板１４の内面には、前記複数のレンズ部電極１６にそれぞれ接続されたＴＦＴからなるアクティブ素子と、各行のＴＦＴにゲート信号を供給する複数本のゲート配線と、各列のＴＦＴにデータ信号を供給する複数本のデータ配線が設けられている。
【００２６】
そして、前記第１と第２の基板１４，１５は、その周縁部において枠状のシール材２０を介して接合されており、前記液晶層２１は、一対の基板２，３間の前記シール材１６で囲まれた領域に封入されている。
【００２７】
また、前記一対の基板１４，１５の内面には、前記電極１６，１７を覆って水平配向膜１８，１９が設けられており、前記液晶層２１の液晶分子は、前記一対の基板１４，１５間において、分子長軸を一方向に揃えてホモジニアス配向している。
【００２８】
この液晶レンズアレイからなる可変焦点レンズアレイ１３は、その一方の面から前記マイクロレンズ部１３ａに入射した光を、そのマイクロレンズ部１３ａの液晶分子の配向状態に応じた屈折率で屈折させて他方の面から出射する。
【００２９】
すなわち、前記マイクロレンズ部１３ａの電極１６，１７間に電圧を印加しないとき、つまり液晶分子が分子長軸を一方向に揃えてホモジニアス配向した状態では、各マイクロレンズ部１３ａの領域内の液晶層２１の屈折率が均一である。
【００３０】
そのため、前記電極１６，１７間に電圧を印加しないときは、入射光が、実質的に、前記第２の基板１５の曲面部１５ａと屈折率が均一な液晶層２１との界面で屈折して出射する。したがって電圧を印加しないマイクロレンズ部１３ａの焦点距離は、前記曲面部１５ａの曲率に対応する。
【００３１】
また、前記マイクロレンズ部１３ａの電極１６，１７間に電圧を印加すると、前記第１の基板１４側の平坦な電極１６と前記第２の基板１５側の曲面電極１７との間に、電極間距離が大きいレンズ中心部から電極間距離が小さいレンズ周縁部に向かって電界強度が強くなる強度分布の電界が生じ、その電界に応じて液晶分子が立上がり配向する。
【００３２】
そのため、前記各マイクロレンズ部１３ａの領域内の液晶層２１の屈折率が、前記領域の周辺部と中心部とで異なる屈折率分布を示し、前記第１の基板１４と前記液晶層２１との界面及び前記液晶層２１と前記第２の基板１５の曲面部１５ａとの界面での入射光の屈折角が、前記各マイクロレンズ部１３ａの領域内の中心から周辺に向かって連続的に変化し前記マイクロレンズ部１３ａが、凸レンズと同様の光学特性をもつようになる。
【００３３】
そのため、前記電極１６，１７間に電圧を印加したときは、一方の面から入射した光が前記第２の基板１４と前記液晶層２１との界面及び前記液晶層２１と前記第２の基板１５の曲面部１５ａの界面との両方により屈折されて他方の面から出射し、前記マイクロレンズ部１３ａの焦点距離が、前記電極１６，１７間に電圧を印加しないときの焦点距離よりも短くなる。その焦点距離は、前記電極１６，１７間に印加する電圧値に応じて変化し、電圧値を高くするのにともなって短くなる。
【００３４】
なお、この液晶レンズアレイからなる可変焦点レンズアレイ１３は、前記第１の基板１４の外面側から光を入射させたときも、前記第２の基板１５の外面側から光を入射させたときも同じレンズ特性を示す。
【００３５】
前記可変焦点レンズアレイ１３は、その一方の面、例えば複数の曲面部１５ａを形成した第２の基板１５の外面を前記液晶表示パネル１に対向させ、且つ前記複数のマイクロレンズ部１３ａを前記液晶表示パネル１の複数の画素ａにそれぞれ対応させて、前記液晶表示パネル１の観察側に配置されている。
【００３６】
なお、図では省略しているが、前記液晶表示パネル１の観察側とは反対側には、前記液晶表示パネル１の画面領域Ａの全域に向けて照明光を照射する面光源が配置される。
【００３７】
この液晶表示装置は、図示しない液晶表示パネル駆動回路により、前記液晶表示パネル１の複数の画素ａの電極４，５間に立体物を一方の方向から見た二次元画像データに対応する表示駆動電圧を印加し、それに同期させて、図示しないレンズアレイ駆動回路により、前記液晶レンズアレイからなる可変焦点レンズアレイ１３の複数のマイクロレンズ部１３ａの電極１６，１７間に、前記立体物の各部の前記一方の方向、つまり液晶表示パネル１に表示させる二次元画像の画像面の法線に沿った軸上の座標データに対応する焦点制御電圧を印加することにより表示駆動されるものであり、前記液晶表示パネル１に前記立体物の二次元画像を表示させ、その画像を前記可変焦点レンズアレイ１３により観察側の空間に結像させて、前記立体物に相当する立体的な実像を表示する。
【００３８】
図３は前記液晶表示パネル１から出射した光の前記可変焦点レンズアレイ１３による結像位置を模式的に示しており、前記液晶表示パネル１の各画素ａから出射した光のうち、前記可変焦点レンズアレイ１３の低電圧の印加により焦点距離を長く制御されたマイクロレンズ部１３ａを透過した光は、図のＰ１の位置に結像し、高電圧の印加により焦点距離を短く制御されたマイクロレンズ部１３ａを透過した光は、図のＰ３の位置に結像し、中間電圧の印加により焦点距離を短く制御されたマイクロレンズ部１３ａを透過した光は、図のＰ２の位置に結像する。
【００３９】
そのため、前記液晶表示パネル１の複数の画素ａの電極４，５間に立体物を一方の方向から見た二次元画像データに対応する表示駆動電圧を印加して前記液晶表示パネル１に前記立体物の二次元画像を表示させ、それに同期させて、前記可変焦点レンズアレイ１３の複数のマイクロレンズ部１３ａの電極１６，１７間に前記二次元画像の画像面の法線、つまり液晶表示パネル１の画面の法線に沿った軸上の座標データに対応する焦点制御電圧を印加することにより、前記液晶表示パネル１の表示画像を前記可変焦点レンズアレイ１３により観察側の空間に結像させ、前記立体物に相当する立体的な実像を表示することができる。
【００４０】
図４は、前記液晶表示パネル１に表示させた二次元画像と前記可変焦点レンズアレイ１３により観察側の空間に結像させた立体的な実像の一例を示しており、ここでは、液晶表示パネル１に台形状立体物をその頂面方向から見た二次元画像Ｍ１を表示させ、その画像Ｍ１を前記可変焦点レンズアレイ１３により観察側の空間に結像させて、前記台形状立体物の立体的な実像Ｍ２を表示した例を示している。
【００４１】
このように、この液晶表示装置は、液晶表示パネル１の観察側に、電圧の印加により焦点距離が変化する電気光学特性をもった複数の可変焦点マイクロレンズ部１３ａを有し、前記複数のマイクロレンズ部１３ａ毎に、前記液晶表示パネル１の前記マイクロレンズ部１３ａに対応する部分から出射した光の結像位置を制御する可変焦点レンズアレイ１３を配置することにより、前記液晶表示パネル１に立体物の二次元画像を表示させ、その画像を前記可変焦点レンズアレイ１３により観察側の空間に結像させて、前記立体物に相当する立体的な実像を表示するようにしたものである。
【００４２】
この液晶表示装置は、前記観察側の空間に結像した立体的な実像を観察させるものであるため、観察者に、視神経の疲れを感じさせること無く立体像を観察させることができる。
【００４３】
また、この液晶表示装置は、前記可変焦点レンズアレイ１３として、平板状の第１の基板１４と、複数の球面状曲面部１５ａを配列した形状に形成され、前記複数の曲面部１５ａの凹面側を前記第１の基板１４に間隙を存して対向させて配置された第２の基板１５と、前記第１と第２の基板１４，１５の対向する内面それぞれに設けられ、前記複数の曲面部１５ａに対応する領域において互いに対向する第１と第２の電極１６，１７と、前記第１と第２の基板１４，１５間に封入された液晶層２１とからなり、前記第２の基板１５の複数の曲面部１５ａに対応する領域により、前記第１と第２の電極１６，１７間への電圧の印加により前記液晶層２１の液晶分子の配向状態を制御し、透過光を前記液晶分子の配向状態に応じた屈折率で屈折させる可変焦点マイクロレンズ部１３ａを形成した液晶レンズアレイからなるものを備えているため、その複数のマイクロレンズ部１３ａ毎に、前記電極１６，１７間への電圧の印加により、前記液晶表示パネル１の前記マイクロレンズ部１３ａに対応する部分から出射した光の結像位置を制御することができる。
【００４４】
（第２の実施形態）
図５はこの発明の第２の実施例を示す液晶表示装置の一部分の断面図であり、この実施例の液晶表示装置は、液晶表示パネル１と可変焦点レンズアレイ１３との間に、前記液晶表示パネル１から出射した光を屈折させて前記可変焦点レンズアレイ１３に入射させる固定焦点レンズ手段２２を配置したものである。
【００４５】
なお、この実施例において、前記液晶表示パネル１と可変焦点レンズアレイ１３は、上述した第１の実施例のものと同じものであるから、その説明は図に同符号を付して省略する。
【００４６】
前記固定焦点レンズ手段２２は、透明板の一方の面に、同じ焦点距離を有する複数の固定焦点マイクロレンズ部２２ａを、前記可変焦点レンズアレイ１３の複数の可変焦点マイクロレンズ部１３ａにそれぞれ対応させて配列形成した固定焦点レンズアレイからなっており、その一方の面、例えば可変焦点マイクロレンズ部１３ａの形成面を前記液晶表示パネル１に対向させ、且つ各可変焦点マイクロレンズ部１３ａを可変焦点レンズアレイ１３の各マイクロレンズ部１３ａにそれぞれ対応させて、前記液晶表示パネル１と可変焦点レンズアレイ１３との間に配置されている。
【００４７】
この実施例の液晶表示装置は、前記液晶表示パネル１と可変焦点レンズアレイ１３との間に、前記液晶表示パネル１から出射した光を屈折させて前記可変焦点レンズアレイ１３に入射させる固定焦点レンズ手段２２を配置しているため、前記液晶表示パネル１から出射した光を前記固定焦点レンズ手段２２により屈折させ、その光の結像位置を前記可変焦点レンズアレイ１３の各マイクロレンズ部１３ａにより制御して、前記観察側の空間内に立体的な実像を表示することができる。
【００４８】
すなわち、上述した液晶レンズアレイからなる可変焦点レンズアレイ１３は、その複数のマイクロレンズ部１３ａの電極１６，１７間への電圧の印加により前記マイクロレンズ部１３ａの屈折率を制御するものであるため、その屈折率を十分に大きくすることが難しいが、この実施例の液晶表示装置によれば、前記可変焦点レンズアレイ１３のマイクロレンズ部１３ａの屈折率の不足を前記固定焦点レンズ手段２２により補い、前記液晶表示パネル１の表示画像を観察側の空間に結像させることができる。
【００４９】
また、この液晶表示装置は、前記固定焦点レンズ手段２２を、同じ焦点距離を有する複数の固定焦点マイクロレンズ部２２ａを、前記可変焦点レンズアレイ１３の複数の可変焦点マイクロレンズ部１３ａにそれぞれ対応させて配列した固定焦点レンズアレイとしているため、前記観察側の空間内に、より品質の良い立体的な実像を表示することができる。
【００５０】
（他の実施形態）
なお、上記第１及び第２の実施例の液晶表示装置は、液晶表示パネル１の画素ａに対応する大きさのマイクロレンズ部１３ａを前記液晶表示パネル１の画素ピッチと同じピッチで配列形成した可変焦点レンズアレイ１３を備えているが、この可変焦点レンズアレイ１３は、前記液晶表示パネル１の互いに隣合う複数の画素、例えば、赤、緑、青の３色を表示する３つの画素またはその整数倍（２〜５倍）の画素に対応する大きさのマイクロレンズ部を配列形成したものでもよい。
【００５１】
また、可変焦点レンズアレイ１３は、電圧の印加により焦点距離が変化する電気光学特性をもった複数の可変焦点マイクロレンズ部を有するものであれば、液晶レンズアレイに限らない。
【００５２】
さらに、上記第２の実施例では、液晶表示パネル１と可変焦点レンズアレイ１３との間に、同じ焦点距離を有する複数の固定焦点マイクロレンズ部２２ａを、前記可変焦点レンズアレイ１３の複数の可変焦点マイクロレンズ部１３ａにそれぞれ対応させて配列した固定焦点レンズアレイからなる固定焦点レンズ手段２２を配置しているが、前記固定焦点レンズ手段２２は、前記液晶表示パネル１の画面領域Ａから出射した光を集光方向に屈折させるサーキュラフレネルレンズ等でもよい。
【図面の簡単な説明】
【００５３】
【図１】この発明の第１の実施例を示す液晶表示装置の斜視図。
【図２】前記液晶表示装置の一部分の断面図。
【図３】前記液晶表示装置における液晶表示パネルから出射した光の可変焦点レンズアレイによる結像位置を模式的に示す図。
【図４】前記液晶表示パネルに表示させた二次元画像と前記可変焦点レンズアレイにより観察側の空間に結像させた立体的な実像の一例を示す図。
【図５】この発明の第２の実施例を示す液晶表示装置の一部分の断面図。
【符号の説明】
【００５４】
１…液晶表示パネル、Ａ…画面領域、ａ…画素、１３…可変焦点レンズアレイ（液晶レンズアレイ）、１３ａ…可変焦点マイクロレンズ部、１４，１５…基板、１５ａ…球面状曲面部、１６，１７…電極、１８，１９…配向膜、２１…液晶層、２２…固定焦点レンズ手段（固定焦点レンズアレイ）、２１ａ…固定焦点マイクロレンズ部。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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